JP2000324815A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JP2000324815A
JP2000324815A JP11123109A JP12310999A JP2000324815A JP 2000324815 A JP2000324815 A JP 2000324815A JP 11123109 A JP11123109 A JP 11123109A JP 12310999 A JP12310999 A JP 12310999A JP 2000324815 A JP2000324815 A JP 2000324815A
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converter
power supply
voltage
input
switching power
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JP11123109A
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Kazuyoshi Hanabusa
一義 花房
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TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力電力の異なる少なくとも2つのDCーD
Cコンバータを有し、交流電源に停電を生じた場合、出
力電力の小さいDCーDCコンバータの出力電圧保持時
間を延長し得るスイッチング電源装置を提供する。 【解決手段】 第1及び第2のDCーDCコンバータ
3、5のそれぞれは入力側が互いに並列に接続され、入
力平滑コンデンサ1の端子間に現れる直流電圧Vin、
を互いに電圧値の異なる直流電圧V01、V02に変換
して出力する。第1のDCーDCコンバータ3は出力電
力P01が第2のDCーDCコンバータ5の出力電力P
02よりも大きい。入力電圧検出回路7は入力平滑コン
デンサ1の端子間に現れる直流電圧Vinを検出し、直
流電圧Vinが予め定められた電圧値以下になったと
き、第1のDCーDCコンバータ3の動作を停止させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のDCーDC
コンバータを有するスイッチング電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スイッチング電源装置は電力変換効率が
高く、小型に構成できることから、コンピュータやOA
機器をはじめ各種の産業機器分野、民生機器分野の電源
として広く採用されている。この種のスイッチング電源
装置は、利用分野において、種々の回路構成を取る。そ
のうちの一つとして、出力電力の異なる複数のDCーD
Cコンバータを含むスイッチング電源装置が知られてい
る。複数のDCーDCコンバータのそれぞれは、入力側
が互いに並列に接続され、直流入力電圧を、互いに電圧
値の異なる直流電圧に変換して出力する。複数のDCー
DCコンバータの内の1つのDCーDCコンバータ(第
1のDCーDCコンバータと称する)は、出力電力が他
のDCーDCコンバータ(第2のDCーDCコンバータ
と称する)の出力電力よりも大きい値に設定されてお
り、主として、消費電力の大きな電力系負荷に電力を供
給する。第2のDCーDCコンバータは、例えば、ロジ
ック回路等の制御系負荷に直流電圧を供給するために用
いられる。
【0003】直流入力電圧は、一般には、商用交流電源
または自家発電交流電源(以下交流電源と称する)を利
用し、交流電源を整流回路で整流した後、入力平滑コン
デンサで平滑することによって得られる。
【0004】この種のスイッチング電源装置の問題点の
一つは、交流電源の停電、または、瞬時停電等に対する
対策が必要なことである。更に詳しく述べると、電力系
負荷に電力を供給する第1のDC−DCコンバータ、及
び、制御回路等に直流電圧を供給するための第2のDC
−DCコンバータは、入力側が互いに並列に接続され、
入力側に備えられた平滑コンデンサの端子間に現れる直
流電圧を、互いに電圧値の異なる直流電圧に変換して出
力する回路構成になっているため、交流電源に、停電ま
たは瞬時停電を生じた場合、平滑コンデンサに蓄積され
た電荷が、第1のDC−DCコンバータによる電力消費
のために早急に放電され、平滑コンデンサの端子電圧が
急速に低下する。このため、第2のDC−DCコンバー
タに供給される電圧も急速に低下してしまう。
【0005】第2のDC−DCコンバータによって駆動
される制御系負荷には、停電または瞬時停電の後の再起
動時に、停電直前の制御動作状態を再現することが要求
されたり、更には、交流波形数山程度の瞬時停電に対し
ては制御系負荷の正常な動作を継続することが要求され
る場合がある。
【0006】この種のスイッチング電源装置を、パチン
コ機、スロットマシンまたは他のゲーム機等に用いた場
合、ランプまたはディスプレイ等の電力系負荷に対し
て、第1のDCーDCコンバータによって電力を供給
し、ゲーム制御用CPU等に対しては第2のDCーDC
コンバータから直流電圧を供給する。第1のDCーDC
コンバータによる電力供給を受けるランプまたはディス
プレイ等の電力系負荷は、仮に、交流電源に、交流波形
で見て数山程度の瞬時停電を生じても、表示が瞬間的に
消えるだけで、ゲームの進行に障害を生じない。これに
対して、ゲーム中に、ゲーム制御用CPU等に対する直
流電圧の供給が停止してしまった場合、その停止継続時
間によっては、リセットがかかり、ゲームの連続進行が
できなくなり、ゲーム機の種類によっては、顧客に対し
て、多大な経済的損失を与えてしまう。
【0007】ところが、前述したように、停電時に第2
のDCーDCコンバータに対する電圧供給源となる入力
側の平滑コンデンサに、消費電力の大きな第1のDCー
DCコンバータも接続されているから、入力側の平滑コ
ンデンサの端子電圧が、第2のDCーDCコンバータの
動作可能な電圧値以下に早期に低下してしまう。このた
め、第2のDCーDCコンバータから電圧の供給を受け
ている制御回路等が正常動作を維持し得る時間が短くな
る。
【0008】このような問題を回避する手段として、従
来は、入力側の平滑コンデンサの容量を増大させること
によって対応していた。このため、入力側の平滑コンデ
ンサの大型化、コストアップ等を招いていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、出力
電力の異なる少なくとも2つのDCーDCコンバータを
有し、かつ、交流電源を入力源とするスイッチング電源
装置において、交流電源の停電時に、出力電力の小さい
DCーDCコンバータの出力電圧保持時間を延長し得る
スイッチング電源装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係るスイッチング電源装置は、少なくとも
2つのDCーDCコンバータと、入力電圧検出回路とを
含む。
【0011】前記2つのDCーDCコンバータのそれぞ
れは、入力側が互いに並列に接続され、直流入力電圧
を、互いに電圧値の異なる直流電圧に変換して出力す
る。前記2つのDCーDCコンバータの内の第1のDC
ーDCコンバータは、出力電力が第2のDCーDCコン
バータの出力電力よりも大きい。
【0012】前記入力電圧検出回路は、前記直流入力電
圧を検出し、前記直流入力電圧が予め定められた電圧値
以下になったとき、前記第1のDCーDCコンバータの
動作を停止させる。
【0013】本発明に係るスイッチング電源装置には、
交流電源を整流平滑して得られた直流入力電圧が供給さ
れる。整流平滑の前に、トランス等を用いて、適当な電
圧に変換してもよい。トランス、整流平滑回路は、本発
明に係るスイッチング電源装置の内部要件であってもよ
いし、外部要件であってもよい。
【0014】本発明に係るスイッチング電源装置に含ま
れる2つのDCーDCコンバータのそれぞれは、入力側
が互いに並列に接続され、直流入力電圧を、互いに電圧
値の異なる直流電圧に変換して出力する。直流入力電圧
は、交流電圧を整流した後、平滑するために備えられた
入力平滑コンデンサの端子電圧として与えられる。
【0015】2つのDCーDCコンバータの内の第1の
DCーDCコンバータは、出力電力が第2のDCーDC
コンバータの出力電力よりも大きい。逆に言えば、第2
のDCーDCコンバータは第1のDCーDCコンバータ
よりも出力電力が小さい。従って、第1のDCーDCコ
ンバータにより、電力系負荷に電力を供給し、第2のD
CーDCコンバータにより消費電力の小さい制御系負荷
に直流電圧を供給するスイッチング電源装置が得られ
る。
【0016】本発明に係るスイッチング電源装置は、特
徴部分として、入力電圧検出回路を含む。入力電圧検出
回路は、直流入力電圧を検出し、直流入力電圧が予め定
められた電圧値以下になったとき、第1のDCーDCコ
ンバータの動作を停止させる。
【0017】この構成によれば、交流電源に停電を生じ
たために、入力平滑コンデンサの端子電圧が予め定めら
れた値まで低下したとき、第1のDCーDCコンバータ
の動作を、入力電圧検出回路からの指令によって停止さ
せることができる。これ以降は、入力平滑コンデンサに
蓄積された電荷に対する第1のDCーDCコンバータに
よる電力消費がなくなるので、入力平滑コンデンサの端
子電圧の低下が時間的に緩やかになる。このため、第2
のDCーDCコンバータの出力電圧保持時間が延長され
る。従って、第2のDCーDCコンバータから直流電圧
の供給を受ける制御系負荷では、停電直前の制御動作状
態を記憶する等の退避動作のための時間の確保が容易と
なり、また、正常動作を維持し得る時間が長くなる。
【0018】本発明のその他の目的、新規な特徴及び利
点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明す
る。添付図面は、単なる例を示すに過ぎない。
【0019】
【発明の実施の形態】図1は本発明のスイッチング電源
装置の一例を示すブロック図である。本発明に係るスイ
ッチング電源装置は、第1のDCーDCコンバータ3
と、第2のDCーDCコンバータ5と、入力電圧検出回
路7とを含む。入力平滑コンデンサ1は、交流電源9を
整流回路11で整流して得られた整流出力を平滑する。
交流電源9は入力端子T11、T12を通して、整流回
路11に供給される。交流電源9は商用交流電源または
自家用発電装置を用いた交流電源であってもよいことは
前述した通りである。また、整流回路11には、本来の
整流回路の他、電圧調整用トランスや、ラインフィルタ
等を含んでいてもよい。
【0020】第1及び第2のDCーDCコンバータ3、
5のそれぞれは、入力側が互いに並列に接続され、入力
平滑コンデンサ、電圧調整用トランス及びラインフィル
タ等は、スイッチング電源装置の内部に備えられていて
もよいし、外部に備えられていてもよい。
【0021】上述したスイッチング電源装置は、入力平
滑コンデンサ1の端子間に現れる直流電圧Vinを、互
いに電圧値の異なる直流電圧V01、V02に変換して
出力する。第1のDCーDCコンバータ3は、出力電力
P01が第2のDCーDCコンバータ5の出力電力P0
2よりも大きい。即ち、P01>P02である。
【0022】第1のDCーDCコンバータ3の出力側に
は出力平滑コンデンサ13が備えられ、出力平滑コンデ
ンサ13の端子間に現れる直流電圧V01が、出力端子
T21、T22から電力系負荷17に供給される。第2
のDCーDCコンバータ5の出力側には出力平滑コンデ
ンサ15が備えられ、出力平滑コンデンサ15の端子間
に現れる直流電圧V02が、出力端子T23、T24か
ら制御系負荷19に供給される。
【0023】入力電圧検出回路7は、入力平滑コンデン
サ1の端子間に現れる直流電圧Vinを検出し、直流電
圧Vinが予め定められた電圧値以下になったとき、第
1のDCーDCコンバータ3の動作を停止させる。
【0024】本発明に係るスイッチング電源装置におい
て、第1及び第2のDCーDCコンバータ3、5のそれ
ぞれは、入力側が互いに並列に接続され、入力平滑コン
デンサ1の端子間に現れる直流電圧Vinを、互いに電
圧値の異なる直流電圧V01、V02に変換して出力す
る。従って、交流電源9を入力源とし、電圧値の異なる
電力系負荷17及び制御系負荷19に対して、電力を供
給するスイッチング電源装置が得られる。
【0025】第1のDCーDCコンバータ3は、出力電
力P01が第2のDCーDCコンバータ5の出力電力P
02よりも大きい。逆に言えば、第2のDCーDCコン
バータ5は第1のDCーDCコンバータ3よりも出力電
力が小さい。このスイッチング電源装置を、例えば、パ
チンコ機、スロットマシンまたは他のゲーム機等に用い
た場合において、ランプまたはディスプレイ等の電力系
負荷17に対して、第1のDCーDCコンバータ3によ
って直流電圧V01を供給し、ゲーム制御用CPU等の
制御系負荷19に対しては第2のDCーDCコンバータ
5から直流電圧V02を供給することができる。
【0026】入力電圧検出回路7は、入力平滑コンデン
サ1の端子間に現れる直流電圧Vinを検出し、入力平
滑コンデンサ1の端子間に現れる直流電圧Vinが予め
定められた電圧値以下になったとき、第1のDCーDC
コンバータ3の動作を停止させる。
【0027】図2(a)は第1のDCーDCコンバータ
3の動作特性を示す図、図2(b)は第2のDCーDC
コンバータ5の動作特性を示す図である。図2(a)、
(b)は説明の具体化のため、数値を示してあるが、図
示された数値が特に意味を持つものではない。図2
(a)において、横軸に時間(ms)をとり、縦軸に出
力される直流電圧V01を取ってある。曲線L11は本
発明に係るスイッチング電源装置の特性、曲線L12は
入力電圧検出回路を持たない従来のスイッチング電源装
置の特性を示している。また、図2(b)において、横
軸に時間(ms)をとり、縦軸に出力される直流電圧V
02を取ってある。曲線L21は本発明に係るスイッチ
ング電源装置の特性、曲線L22は入力電圧検出回路を
持たない従来のスイッチング電源装置の特性を示してい
る。
【0028】図2(a)、(b)において、t=0時
に、交流電源9に、停電を生じ、その約20ms後に、
入力平滑コンデンサ1の端子電圧である直流電圧Vin
が予め定められた値、例えば10%程度低下し、この時
点で、第1のDCーDCコンバータ3は、入力電圧検出
回路7からの指令によって停止したとする。これ以降
は、入力平滑コンデンサ1に蓄積された電荷に対する第
1のDCーDCコンバータ3による電力消費がなくな
り、入力平滑コンデンサ1の端子電圧の低下が時間的に
緩やかになる。このため、図2(b)に示すように、第
2のDCーDCコンバータ5の出力電圧保持時間△T1
が、従来の約20(ms)の出力電圧保持時間△T2か
ら、その約3倍の約60(ms)に延長されることにな
る。従って、第2のDCーDCコンバータ5から直流電
圧V02の供給を受ける制御系負荷19では、正常動作
を維持し得る時間が従来の約3倍の約60(ms)に延
長されることになる。
【0029】図示されたスイッチング電源装置を、例え
ば、パチンコ機、スロットマシンまたは他のゲーム機等
に用いた場合、第1のDCーDCコンバータ3の動作停
止により、ランプまたはディスプレイ等の表示が、数十
msの間、瞬間的に消える。但し、ゲームの進行に障害
を生じない。
【0030】第2のDCーDCコンバータ5から直流電
圧V02の供給を受けているゲーム制御用CPU等の制
御系負荷19は、停電が起こっても、正常動作を維持し
得る時間が従来の約3倍の約60(ms)に延長される
から、この延長された時間内に停電が解消すれば、ゲー
ムを支障なく継続することができ、顧客に対して経済的
損害を与えてしまうこともなくなる。
【0031】本発明に係るスイッチング電源装置におい
て利用できる第1及び第2のDCーDCコンバータ3、
5には制限はない。これまで提案されたもの、または、
これから提案されることのある回路を利用することがで
きる。またDCーDCコンバータの個数は2個には限ら
ない。
【0032】入力電圧検出回路7については、各種の回
路構成を採用することができる。その一例を図3に示
す。図3において、入力電圧検出回路7は、トランジス
タ31、抵抗33、35及びツェナーダイオード37を
含んでいる。この回路構成において、入力される直流電
圧Vinが所定の値以上であるときは、ツェナーダイオ
ード37が導通する。ツェナーダイオード37の導通に
より、トランジスタ31が導通する。トランジスタ31
の導通により、第1のDCーDCコンバータ3に含まれ
る制御回路23が動作を開始し、メインのスイッチ素子
31をオン、オフ制御する。スイッチ素子31のスイッ
チ動作(チョッパ動作)と、その後段に接続されたダイ
オード25、チョークコイル27及びコンデンサ29等
の働きにより、コンデンサ29に直流電圧V01が現れ
る。
【0033】停電により、入力される直流電圧Vinが
所定値よりも低下した場合、ツェナーダイオード37が
オフとなり、トランジスタ31もオフになる。このた
め、制御回路23によるスイッチ素子31のスイッチン
グ制御動作が停止する。これにより、第1のDCーDC
コンバータ3の動作が停止する。
【0034】図示は省略するが、直流入力電圧Vinが
更に低下した時、第2のDCーDCコンバータ5の動作
を停止させたり、退避動作を指示するための別の入力電
圧検出回路を備えていてもよい。
【0035】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。 (a)出力電力の異なる少なくとも2つのDCーDCコ
ンバータを有し、かつ、交流電源を入力源とするスイッ
チング電源装置において、交流電源に停電を生じた場
合、出力電力の小さいDCーDCコンバータの出力電圧
保持時間を延長し得るスイッチング電源装置を提供する
ことができる。 (b)入力平滑コンデンサの容量増大、大型化及びコス
トアップを招くことなく、出力電力の小さいDCーDC
コンバータの出力電圧保持時間を延長し得るスイッチン
グ電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスイッチング電源装置の一実施例を示
すブロック図である。
【図2】第1及び第2のDCーDCコンバータの動作特
性を示す図である。
【図3】本発明のスイッチング電源装置に含まれる入力
電圧検出回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 入力平滑コンデンサ 3 第1のDCーDCコンバータ 5 第2のDCーDCコンバータ 7 入力電圧検出回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2つのDCーDCコンバータ
    と、入力電圧検出回路とを含むスイッチング電源装置で
    あって、 前記2つのDCーDCコンバータのそれぞれは、入力側
    が互いに並列に接続され、直流入力電圧を、互いに電圧
    値の異なる直流電圧に変換して出力し、 前記2つのDCーDCコンバータの内の第1のDCーD
    Cコンバータは、出力電力が第2のDCーDCコンバー
    タの出力電力よりも大きく、 前記入力電圧検出回路は、前記直流入力電圧を検出し、
    前記直流入力電圧が予め定められた電圧値以下になった
    とき、前記第1のDCーDCコンバータの動作を停止さ
    せるスイッチング電源装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載されたスイッチング電源
    装置であって、 更に、入力平滑コンデンサを含み、前記入力平滑コンデ
    ンサは、交流電源を整流して得られた整流出力を平滑す
    るものであり、その端子電圧が前記直流入力電圧として
    利用されるスイッチング電源装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2の何れかに記載された
    スイッチング電源装置であって、 ゲーム機に用いられるスイッチング電源装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載されたスイッチング電源
    装置であって、 前記第2のDCーDCコンバータは、CPUを含む制御
    系に直流電圧を供給し、 前記第1のDCーDCコンバータは、前記制御系以外の
    負荷に電力を供給するスイッチング電源装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011097736A (ja) * 2009-10-29 2011-05-12 Hitachi Ltd スイッチング電源装置及び電子装置
US9851680B2 (en) 2015-06-30 2017-12-26 Canon Kabushiki Kaisha Power supply device and image forming apparatus including power supply device

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Effective date: 20031001